Несмотря на большое количество опубликованных работ по закономерностям поведения 90Sr в системе почва — растение как в отечественной, так и в зарубежной литературе, очень мало данных применительно к овощным культурам. Вместе с тем при разработке основ ведения сельского хозяйства на загрязненной территории особое место занимает проблема овощеводства.
Овощи, которые в основном потребляются на месте их производства, служат наряду с другими продуктами источниками поступления 90Sr в рацион человека, проживающего на территории, локально загрязненной продуктами ядерного распада. В то же время овощи нельзя исключить из пищевого рациона, так как они являются незаменимой составной его частью. В табл. 60 приводятся коэффициенты, характеризующие накопление 90Sr овощными культурами.
Таблица 60
Содержание 90Sr в картофеле и овощах при плотности загрязнения почвы 1 кюри/км2
Поведение 90Sr в системе почва — растительность — продукты животноводства.
Поступление 90Sr в растительность лугов и пастбищ. Наряду с полевыми культурами травы естественных угодий также могут быть источниками поступления 90Sr в организм человека с продуктами животноводства, так как более половины года сельскохозяйственные животные находятся на пастбищах и, кроме того, в балансе грубых кормов удельный вес сена составляет значительную долю как по весу, так и в расчете на кормовые единицы.
В связи с тем что развитие растительности луговых и пастбищных угодий принципиально отличается от развития полевых культур, имеющиеся данные о закономерностях поведения 90Sr в системе почва — растение для пахотных угодий не могут характеризовать количественные соотношения между почвой и растительностью естественных биогеоценозов. Известно, например, что большая часть выпадающего 90Sr долгое время остается в поверхностной дернине, особенно развитой у многолетних растений. В зависимости от характера и строения дернины в ней может аккумулироваться от 8 до 50% всей радиоактивности. Находящиеся в дернине радиоактивные изотопы более доступны растениям, чем те, которые сорбированы почвой. Отмечается также повышенное содержание 90Sr в естественных травах по сравнению с полевыми культурами, выращенными на пахотных почвах с таким же содержанием 90Sr, что и в почвах лугов. Это, по-видимому, можно объяснить большим усвоением радиоактивного стронция из дернины.
Изучение закономерностей поведения 90Sr в естественных биогеоценозах проводилось на участках, расположенных на естественных, различных по ботаническому составу лугах и пастбищах: злаковых, разнотравных и осоковых. Результаты распределения 90Sr по компонентам различных луговых биогеоценозов в разные сроки после выпадения 90Sr на поверхность почвы приведены в табл. 61.
Таблица 61
Распределение 90Sr по компонентам луговых биогеоценозов
Из приведенных в табл. 61 данных видно, что основной запас (70—50%) 90Sr даже после десятилетнего пребывания его в почве содержится в дернине. Однако по мере углубления радиоактивного изотопа по почвенному профилю содержание его в надземном балансе снижается.
На распределение и миграцию 90Sr по компонентам лугового биогеоценоза большое влияние оказывают характер и строение дернины. На злаковом лугу с достаточно мощной и плотной дерниной содержание 90Sr на 10-й год пребывания изотопа в почве в 2 раза выше, чем на разнотравном с рыхлой и маломощной дерниной. Зависимость содержания 90Sr в траве от количества его в почве прицелена на рис. 19.
Рис. 19. Содержание 90Sr в траве в зависимости от количества его в почве. Активность по осям — 10-6 кюри/кг
Уравнение регрессии, описывающее экспериментальные данные в интервале концентрации 90Sr в почве от 1·10-7 до 1·10-4 кюри/кг травы, имеет следующий вид: Атравы=0,5Апочвы (кюри/кг).
Коэффициент корреляции имеет величину 0.93, что соответствует р=95% уровню значимости.
Рассчитанные коэффициенты регрессии для травы различных типов лугов неодинаковы и колеблются в пределах от 0,1 до 0,7 для осоковых и разнотравных лугов соответственно. Средние значения полученных коэффициентов пропорциональности между содержанием 90Sr в почве и траве по годам приведены в табл. 62.
Таблица 62
Средние значения коэффициентов пропорциональности между содержанием 90Sr в почве и траве
Из приведенных в табл. 62 данных видно, что загрязненность естественной растительности зависит от времени контакта изотопа с почвой. Для исследуемых лугов за 10 лет пребывания 90Sr в почве содержание его в растительности уменьшилось в 3—4 раза. При этом необходимо отметить резкое снижение количества 90Sr, переходящего в растения во 2-й вегетационный период. Это объясняется тем, что в первый момент после сорбции радиоактивный стронций связан в основном (99%) с легко обменивающейся фракцией почвы, затем происходит постепенный переход его на участки повышенной сорбционной способности. В последующем поступление изотопа в растительность происходит очень медленно и связано, по- видимому, с перераспределением его в профиле почв в процессе вертикальной миграции и характером распределения корневой системы растений относительно расположения активности в почве.
Анализируя данные табл. 62, можно отметить, что значение коэффициентов пропорциональности для луговых биогеоценозов в 3—4 раза выше, чем для пахотной почвы. Это объясняется меньшей биомассой корневых систем у полевых культур и говорит о более высокой доступности 90Sr, находящегося в верхнем слое целинных участков — дернине, но сравнению с пахотными угодьями.
Аналогичная закономерность отмечается некоторыми авторами и по другим минеральным элементам питания растений. Для луговой растительности влияние физико-химических свойств почв не является настолько решающим, как для полевых культур, выращенных на пахотных почвах.
Полученные коэффициенты пропорциональности, характеризующие загрязненность луговой и пастбищной растительности в зависимости от плотности радиоактивного загрязнения почвы, наряду с параметрами обмена радиоактивного стронция в организме животных необходимы для прогнозирования содержания этого изотопа в продуктах животноводства (молоке, мясе), а также для решения вопроса хозяйственного использования загрязненной территории в целях получений молока и мяса, пригодных для пищевых целей.
Поведение 90Sr в звене трава — продукты животноводства. Основной базой для работ по изучению поведения 90Sr в системе трава— молоко были пастбища с содержанием этого изотопа от сотен до 5 кюри/км2, на которых выпасались большие группы животных. Исследования проводились в натурных условиях без применения каких-либо агротехнических и зоотехнических приемов, направленных на снижение поступления 90Sr в системе почва — трава — молоко. Средние пробы молока были получены от 1000 и более животных на 14 молочнотоварных фермах.
Для расчета суточного поступления wSr с травой и выделения с молоком были приняты средние значения, характерные для данного сельскохозяйственного района, а именно:
- потребление коровой за сутки травы— 40 кг;
- среднесуточный удой молока —8 л.
Средние значения содержания 90Sr в траве и молоке приведены в табл. 63.
Из табл. 63 видно, что величина перехода 90Sr из корма в 1 л молока у коров, находившихся на травяном типе кормления, составляет 0,16% суточного поступления изотопа с кормом. Таким образом, при средней продуктивности 8 л/сутки в дневной удои переходит 1,2% суточного поступления этого изотопа с кормом.
Таблица 63.
Содержание 90Sr в траве и молоке коров
Наблюдение за группой коров, содержащихся на естественном пастбище, загрязненном 90Sr, показало, что содержание изотопа в молоке тесно связано с количеством его в траве и почве.
Изучали возможность ведения животноводства в данном районе в целях получения мяса. В связи с тем что крупный рогатый скот является главным источником получения мяса для питания человека, основная доля исследований по вопросу размеров радиоактивного загрязнения мяса в зависимости от плотности загрязнения почвы приводилась на молодняке крупного рогатого скота. Кроме того, проводились исследования и па других видах животных (свиньях, овцах, козах).
В целях изучения закономерностей накопления 90Sr в организме животных проводились исследования как в экспериментальных, так и в натурных условиях при стойловом и пастбищном содержании скота в летне-осенний и зимний периоды. Рацион животных состоял при стойловом их содержании из сена, заготовленного в зоне радиоактивного загрязнения, при пастбищном — из травы пастбищ.
Данные по накоплению 90Sr в мягких тканях животных в зависимости от длительности поступления этого изотопа и возраста скота приведены в табл. 61
Таблица 64
Содержание и кратность накопления 90Sr в мягких тканях животных в зависимости от их возраста и длительности поступления изотопа
Полученные материалы свидетельствуют о том, что со временем задержка 90Sr в мягких тканях животных заметно снижается. Кратность накопления изотопа в мышечной ткани у всех животных не превышала 0,02.
Для решения важных практических задач по организации производства продуктoв животноводства па загрязненной радиоактивным стронцием территории проводились натурные наблюдения, в результате которых была установлена зависимость между уровнем накопления радиоактивных веществ в организме животных и плотностью загрязнения почвы и производимых на ней кормов. С этой целью был организован выпас животных на пастбищах в течение всего пастбищного периода.
Таблица 65
Концентрация Sr90 и кратность накопления его в мягких тканях животных
Примечание. Содержание Sr90 в траве на пастбище составляло 3,3-10-8 кюри/кг сырого веса. Животные в среднем поедали 35±5 кг травы.
Данные по накоплению 90Sr в организме подопытных животных в разные сроки наблюдения приведены в табл. 65.
Из табл. 65 видно, что в мягких тканях животных концентрация 90Sr на протяжении всего пастбищного периода оставалась довольно постоянной. Полученные данные позволяют также отметить, что в мягких тканях животных уже через 7 суток практически устанавливается равновесное состояние концентрации 90Sr по отношению к содержанию его в рационе.
Систематические наблюдения позволили установить, что у животных, получавших 90Sr с кормом (сено, трава), коэффициент концентрации этого элемента в мышечной ткани (говядине) был равен 0,003, а кратность накопления изотопа не превышала 0,015.
Аналогичные данные получены и но другим вилам животных.
В результате исследования количественных закономерностей поведения 90Sr в звене почва — растение — мясо установлен коэффициент пропорциональности, характеризующий размеры радиоактивного загрязнения мяса в зависимости от содержания этого изотопа в почве. Для наших условий оказалось, что 1 кюри/км2 90Sr в почве естественных угодий соответствует концентрации изотопа в мясе, равной 30—35 пкюри/кг.
Расчеты НДУ 90Sr в почве сельскохозяйственных угодий показали, что для нагула и откорма крупного рогатого скота разных возрастов могут быть использованы естественные луга и пастбища с уровнем загрязнения почвы 7—10 кюри/км2.
